压电纳米运动技术在光学显微镜中的应用

随着各类技术的不断发展，光学显微技术变得越来越重要，在生命科学、材料科学等领域发挥着重要的作用。

光学显微镜具有很多种类，例如普通光学显微镜、荧光显微镜、相差显微镜、倒置显微镜、激光共聚焦扫描显微镜、暗视野显微镜、偏光显微镜等。在使用光学显微镜中，样本的精确、快速、稳定的移动对样本的研究是非常重要的。

在各式各样的光学显微系统中，如果没有纳米级定位系统的支撑，操作时会经常遇到显微精度达不到要求、扫描速度慢的情况。因此，在很多显微镜系统中会配置纳米级运动控制系统。即使没有预配备纳米级运动控制系统的显微镜设备，也可以自行搭建，加入纳米级定位系统。

芯明天在压电纳米运动与控制系统方面有着非常成熟的技术及经验，已为各类光学显微镜系统配备多种压电纳米样品台、压电物镜定位器及压电控制器等产品。

芯明天压电物镜定位器在光学显微中的应用

倒置显微镜

下图中是一款倒置型显微镜，在物镜与物镜接口间集成了芯明天XP-721系列压电物镜定位器，为Z向调焦提供了100μm精调范围，通过电信号控制，可进行毫秒级快速扫描，利于快速聚焦。

冷原子显微镜

原子显微镜是利用顶端约几个原子大小的、非常尖的探针扫描被观察的物体表面，从而形成图像。冷原子显微镜技术是在真空环境下，瞬间冻结样本后对其进行成像。

芯明天压电物镜定位器具有真空低温版本，可工作在低温真空环境。

全自动细胞成像系统

全自动细胞成像系统是一种多维高分辨率数字化显微成像与分析仪器，可轻松实现孔板低密度细胞及组织的成像及生物学分析，包括细胞计数、无标记细胞计数、神经突起追踪等。在新药研发、细胞生物学研究、组织病理分析、环境监测等领域均有重要应用。

该系统中，自适应连续对焦由芯明天P72系列压电物镜定位器系统完成，压电物镜定位器可实现100μm的聚焦范围、2.5nm的分辨率，带动物镜头快速聚焦，从而完成全自动的细胞成像。

全自动显微镜

全自动显微镜非常适用于工业扫描/检测、金相扫描、激光切割等应用，它也是基于光学系统，光照射到待观察或待加工物体表面，进行成像或激光加工（光刻）。

芯明天P76系列压电物镜定位器具有大承载能力，承载可达500g，适用于重型物镜的快速扫描调焦。

生物显微镜

生物显微镜是用来观察生物细胞、生物切片、细菌、活体组织培养等透明或半透明物体的精密光学仪器。在生物显微镜中集成芯明天压电物镜定位器，可大幅提高聚焦的精度，达纳米量级。

材料成分分析

材料成分分析是对未知物或未知的成分进行分析，通过分析确定样本各组成成分及成分含量。其中集成了P76系列大负载压电物镜定位器，可承载较重型物镜头，提供纳米级的聚焦精度。

压电纳米样品台在光学显微中的应用

结构光层析三维成像技术

结构光三维成像是指通过非接触方式获取物体及场景的表面三维形状，对样本表面进行重建。在重建过程中，向被测物体表面辐射能量，通过采集反射回的能量进行三维形状的重建。

该成像系统中，集成了芯明天P11系列压电纳米定位台，为结构层析提供了快速的纳米级扫描。

生物显微镜

下图中是一款生物显微镜，其中集成了芯明天P79.XYZ50S压电样品台，为样品提供XYZ三轴50μm的精密扫描范围。并可对样品进行毫秒级快速聚焦及多维扫描。

多头物镜显微成像

在有些应用的观察过程，会采用具有多个物镜头的显微系统，先使用低倍镜寻找要观察的物象，再转换用高倍镜进行高精度观察。也有些应用中，为了观察不同大小的细胞及组织结构，也会切换不同倍率的物镜头。

带有多个物镜头及转换器的显微系统，会增加压电纳米定位系统的负载重量。芯明天P12系列一至三维压电扫描台，承载能力可达800g，甚至更高，可用于多镜头的快速纳米级调焦。物镜头的切换不会影响压电纳米定位台的Z向纳米调焦。

生物显微成像

芯明天Z向运动的P78.Z200系列压电扫描台，应用于生物显微系统中的Z向调焦。为了便于样品的集成，在P78.Z200的中空部分集成了一个凹槽，样品可安装放置于中心通孔位置。

荧光显微成像

荧光显微镜是一种利用观察物体的荧光来进行产品研究的显微镜设备，是开展微观生命科学研究的重要手段和工具，使用该技术可以观察生物体内的精细结构、动态追踪生物体内组织、细胞、细胞核、蛋白、小分子等不同尺度的生命活动过程，在许多不同的领域得到应用，如生物科学、航天科技、教育机构等。

荧光显微镜利用较短波长的光（激发光）照射样品，使样品受到高能量激发，产生较长波长的荧光（发射光），用来观察和分辨样品中产生荧光的物质成分和位置。通过荧光显微镜所看到的荧光图像的形态学特征和荧光的颜色、亮度等来判断、记录图像。

P12.XYZ系列压电扫描台，为其提供一至三维的纳米运动，可进行样品的聚焦调节，同时也可以进行水平视野范围的调节。

芯明天部分Z向及XYZ向压电样品台

在光学显微镜系统中，因结构的不同，对纳米运动定位台会有不同的结构及参数要求，芯明天具有多种类的压电纳米定位台及控制器的标准产品，同时又对用户具体应用的环境进行量身定制。

以下为芯明天几款压电样品台，可供选型参考。

型号：P79-D1

运动方向：Z

位移范围：200μm@150V

中心通孔：φ25mm×3

闭/开环分辨率：5.5/2nm

承载能力：1kg

型号：P79.Z100S/K

运动方向：Z

位移范围：100μm@150V

中心通孔：83×65mm^2

闭/开环分辨率：3/1nm

承载能力：2kg

型号：P79.Z200S/K

运动方向：Z

位移范围：187.5μm@150V

中心通孔：83×65mm^2

闭/开环分辨率：5/1.5nm

承载能力：1.5kg

型号：P79.Z200K-D1

运动方向：Z

位移范围：200μm@150V

中心通孔：86.5×128.5mm^2

闭/开环分辨率：6/2nm

承载能力：1.5kg

型号：P79.XYZ50S/K-B1

运动方向：X Y Z

位移范围：50μm@150V

中心通孔：84×65mm^2

闭/开环分辨率：1.5/0.5nm

承载能力：0.5kg

型号：P79.XYZ50S/K-B2

运动方向：X Y Z

位移范围：50μm@150V

中心通孔：84×65mm^2

闭/开环分辨率：1.5/0.5nm

承载能力：0.5kg

型号：P78A.Z200S/K

运动方向：Z

位移范围：200μm@150V

中心通孔：φ25mm

闭/开环分辨率：10/3nm

承载能力：2kg

型号：P78.Z100S/K

运动方向：Z

位移范围：100μm@150V

中心通孔：120×70mm^2

闭/开环分辨率：3/1nm

承载能力：1kg

型号：P78.Z200/300S/K

运动方向：Z

位移范围：187.5μm或262.5μm@150V

中心通孔：64×64mm^2

闭/开环分辨率：5/1.5或7/2.5nm

承载能力：1或0.5kg

型号：P17.XY200S/K

运动方向：X Y

位移范围：187.5μm@150V

中心通孔：60×60mm^2

闭/开环分辨率：5/1.5nm

承载能力：1kg

型号：P15.XYZ100S/K

运动方向：X Y Z

位移范围：120μm@150V

中心通孔：60×60mm^2

闭/开环分辨率：3.5/1nm

承载能力：1kg

型号：P15.XYZ300S/K

运动方向：X Y Z

位移范围：300μm@150V

中心通孔：66×66mm^2

闭/开环分辨率：8/2.5nm

承载能力：0.5kg

型号：P15.XY100S/K-C1

运动方向：X Y

位移范围：100μm@150V

中心通孔：66×66mm^2

闭/开环分辨率：3.5/1nm

承载能力：6kg

型号：P15.XYZ300S/K-C2

运动方向：X Y Z

位移范围：310μm@150V

中心通孔：66×66mm^2

闭/开环分辨率：10/5nm

承载能力：5kg

型号：P15.XY100S/K-B1

运动方向：X Y

位移范围：100μm@150V

中心通孔：55×65mm^2

闭/开环分辨率：3/1nm

承载能力：0.5kg

型号：XD781

运动方向：Z

位移范围：100μm@150V

中心通孔：191.2×140.4mm^2

闭/开环分辨率：3/1nm

承载能力：1kg

型号：P73.Z200S/K

运动方向：Z

位移范围：200μm@150V

中心通孔：φ15~22mm

闭/开环分辨率：5.5/2nm

承载能力：0.2kg

型号：P73.Z1000S/K

运动方向：Z

位移范围：1000μm@150V

中心通孔：φ15~22mm

闭/开环分辨率：27/8nm

承载能力：0.2kg

型号：P76.Z200S/K

运动方向：Z

位移范围：200μm@150V

中心通孔：φ27mm

闭/开环分辨率：5.5/2nm

承载能力：0.5kg

欢迎您联系芯明天，我们将为您提供详细的技术参数资料！


审核编辑 黄昊宇